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数据中心电源直流化
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数据中心电源深度:“源”启新章,直流迭代
长江证券· 2025-06-08 17:04
报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 数据中心功率密度提升促使智算集群供电架构从交流向直流升级,直流架构优势明显,国内厂商份额有望提升,相关电源标的投资价值凸显,同时带动源网荷储配套、继电器及低压电器等环节需求增长和价值量提升 [4] 根据相关目录分别进行总结 国内:腾讯/阿里引领,HVDC渗透率提升 - 目前UPS仍为主流,2021年国内市电+UPS和两路UPS方案合计占比78%,HVDC方案占比20%左右 [18] - 互联网运营商HVDC新增应用占比快速上升,2020年新增HVDC中82%来自互联网场景,腾讯和阿里为主要引领者 [18] - 腾讯第三代TMDC和第四代TBlock采用“HVDC+市电直供”,HVDC综合效率达97% [22] - 阿里采用巴拿马电源架构,截至2023年3月底已应用366套,容量超800MW,功率模块效率98.5%,可节省设备和施工量40%,减少占地面积50% [24] - 固态变压器在国内“东数西算”数据中心有初步应用,中国西电2023年1月开启首批交付 [29] 海外:英伟达定义生态,智算集群直流化确定 - 英伟达下一代GPU架构Rubin预计匹配直流供电方案,带动直流渗透率上升,海外预计延续UPS——HVDC——SST的迭代路线 [33] - 海外供应链加速研发配套,麦格米特、台达等推出相关产品,海外云厂提出新的服务器机柜架构 [37] 市场空间:智算需求高增,直流弹性释放 - AI发展进入大模型时代,算力需求高速增长,AIDC功率密度提升,对供电设备提出新要求 [42] - 传统数据中心单机柜功率通常在10kW以内,AIDC单机柜功率达20 - 100kW,未来可能超100kW,直流架构适配大型数据中心发展方向 [44] 直流架构:提高效率和可靠性,节省面积及设备用量 - 性能上,直流架构支持更大电压及功率范围,输出功率可达800V/+-400V,功率超300kw [47] - 效率上,直流架构减少逆变环节,传输效率高于UPS,且与负载率相关性不大 [47] - 可靠性上,腾讯实测HVDC故障率低于全球平均水平 [47] - 成本上,直流架构可节省占地面积及设备材料用量,配套新能源可降低用电成本,如腾讯第四代Tblock实测午间PUE可降至1.0附近 [51][52] 空间测算:智算集群直流化,边缘节点或沿用UPS - 全球互联网大厂加大数据中心资本开支,预计未来海外自建规模从5GW增长至10GW以上,国内从1GW增长至4GW以上,托管数据中心新增IT设备功率从5GW增长至21GW左右,全球数据中心年开发规模从11GW增长至35 - 40GW,2024 - 2028年复合增速近35% [58][60] - 中长期AI应用拓宽,推理算力占比上升,边缘计算也是数据中心重要形态 [64] - 假设2024 - 2028年国内HVDC渗透率从15%提升至40%,海外从0%提升至45%,全球HVDC市场复合增速达161.86%,UPS市场复合增速为10.03% [66] 产业链:卡位和先发优势重要,重视增量机会 数据中心电源:云厂集中度较高,看好国产份额提升 - 传统UPS市场成熟,国内前五厂商份额超65%,海外龙头为ABB、伊顿等 [71] - HVDC和SST市场处于起步阶段,国内中恒电气HVDC份额第一,多家厂商积极布局下一代产品,SST方面多家企业有相关储备 [73] - 目前互联网云厂电源供应海外厂商占比高,看好国产份额上升,因国内技术成熟、应用多,海外厂商订单饱和、交付周期长,国产厂商更早量产下一代产品 [78] 增量:源网荷储匹配直流,电气设备价值量提升 - 源网荷储:数据中心直流供电架构与新能源、储能直流输出特性匹配,渗透率有望同步上升,国内“东数西算”工程和相关政策引导,海外电力短缺促使数据中心对接新能源电力 [86] - 数据中心场景对储能弹性大,2030年全球储能电池出货中预计300GWh应用于数据中心,对应弹性27%左右 [90] - 继电器和低压电器:数据中心供电体系直流化,继电器及低压电器价值量和技术壁垒提升,国内头部企业提前布局有望受益 [94]